Capa de xarxa
El nivell de xarxa és l'encarregat de realitzar les tasques bàsiques per transportar les dades des d'un origen fins a una destinació a traves d'una xarxa.
Aquest nivell correspon al nivell 3 de xarxa de la OSI i TCP/IP. Són pràcticament iguals, simplement canvia el nom i la família de protocols TCP/IP es centra només en el protocol IP.
Protocol IP
IP és el protocol més utilitzat a nivell de xarxa ja que és el protocol de la xarxa Internet. Aquest protocol ha sofert forces canvis i modificacions des de la seva primera versió, actualment la versió del protocol que s'està utilitzant és la versió 4 (Ipv4) que data del 1980. Al 1996 es va proposar la versió IPv6 que tot i que actualment les adreces IP de la versió 4 s'estan exhaurint encara no està prou implantat a Internet.
IP és un protocol Best Effort (el millor esforç possible), és a dir intenta transmetre els paquets el millor possible per la xarxa però no pot assegurar:
- Que els paquets arribin
- Que els paquets arribin correctament (sense errors)
- Que els paquets arribin en ordre
La Internet Engineering Task Force (IETF) és qui s'encarrega de definir el protocol IP.
Les funcions del protocol IP són:
- Control de la xarxa/subxarxa
- Encaminament: Determinar la ruta (nodes de xarxa pels quals circular) més adequada per als paquets
- Identificació: Els nodes han de tenir una identificació única que els permeti distingir dels altres nodes i localitzar-los a la xarxa. ADREÇES IP
- Control de la congestió: determina quins són els camins menys congestionats (similar al trànsit rodat)
- Interconnexió de xarxes
El protocol IP treballa amb blocs de dades de xarxa (3-PDU) anomenats paquets.
TCP/IP va ser creat pel DoD (Departament of Defense) dels Estats Units amb l'objectiu de crear una xarxa que sobrevisques a qualsevol circumstància (per exemple un atac Nuclear). La idea era que les comunicacions funcionessin encara que un moment concret un o més nodes de xarxa estiguin caiguts.
IP ha anat creixent a mesura que Internet anava creixent. Per exemple la primera versió d'IP era per a xarxes de com a màxim 25 màquines (32 màquines). La següent versió era per a 24(16) xarxes i 28 (256) màquines per xarxa. La versió actual suporta 232(4.294.967.296 màquines)
Actualment uns 4 billions (americans) d'adreces no són suficients adreces. S'està implantant poc a poc el protocol IPv6 amb 2128 (3,4x1038 màquines).
Consulteu #IPv6.
Adreces IP
| Notation | Value | Conversion from dot-decimal |
|---|---|---|
| Dotted decimal | 192.0.2.235 | N/A |
| Dotted hexadecimal | 0xC0.0x00.0x02.0xEB | Each octet is individually converted to hexadecimal form |
| Dotted octal | 0300.0000.0002.0353 | Each octet is individually converted into octal |
| Hexadecimal | 0xC00002EB | Concatenation of the octets from the dotted hexadecimal |
| Decimal | 3221226219 | The 32-bit number expressed in decimal |
| Octal | 030000001353 | The 32-bit number expressed in octal |
Les adreces IP estan constituïdes per 32 bits o el que és el mateix una mica menys de 4300 millions d'adreces. Com veurem en l'apartat de subxarxes aquesta quantitat teòricament tan alta s'ha demostrat insuficient per al creixement espectacular d'Internet.
Hi ha diferents notacions o formes d'escriure una adreça IP, però la més normal és la notació decimal amb punts:
- Exemple: 207.142.131.235 correspon als 32 bits: 11001111.10001110.10000011.11101011
La majoria d'aquests formats es poden comprovar/utilitzar en els navegadors moderns.
Els dos formats més utilitzats són el decimal utilitzat pels humans i el binari, utilitzat per les màquines. Per tal de convertir una adreça d'un format a l'altre podeu utilitzar ipcalc i o la calculador del sistema (suporta treballar directament en format binari).
Recursos:
Subxarxes
En xarxes, una subxarxa és un rang d'adreces lògiques IP que s'assigna a una organització. Les subxarxes estableixen una partició jeràrquica de les adreces de xarxa d'una organització. Típicament els routers constitueixen els límits entre subxarxes.
El primer sistema de subxarxes va ser el sistema classful network Addresses que dividia l'espai d'adreces IP de xarxa en 5 classes diferents. Més endavant va aparèixer el sistema CIDR que permetia refinar el sistema d'assignació de xubxarxes.
Les subxarxes no són cap invent nou. La majoria de xarxes grans utilitzant el concepte de subxarxa. Per exemple la xarxa telefònica o PSTN(Public Switched Telephone Network) també utilitza subxarxes. Per a un nº telèfon concret: +34 93 894 05 50
- +34: Codi de país (Espanya)
- 93: Codi de província (Barcelona)
- 894: Codi de ciutat/zona (Sitges)
- Número:05 50: Número de l'abonat
Recursos:
- Subnetting a la wikipedia (en)
- Subredes a la wikipedia (es)
- man ipcalc
- Calculador web de subxarxes i traducció d'adreces IP a diferents
Màscara de xarxa
La màscara determina quins bits estan reservats a la xarxa i quins bits a les màquines. La màscara més utilitzada és la màscara:
255.255.255.0
o en format binari:
11111111.11111111.11111111.00000000
Que correspon a la màscara de les adreces IP de classe C.
Les màscares tenen el format de les adreces IP però no tots els valors són possibles.
En format binari, la màscara ha de tenir tots els uns junts i al principi, seguit d'un sèrie de ceros.
Per tant, només són vàlides les màscares que tenen els valors:
255, 254, 252, 248, 240, 224, 192, 128
Per què s'utilitza aquest format? doncs:
- Els bits de l'esquerre, marcats amb uns (1s) s'utilitzen per indicar la xarxa
- Els bits de la dreta, marcats amb ceros (0s) s'utilitzen per identificar una màquina dins d'una xarxa concreta
Un representació alternativa de la màscara de xarxa és coneguda com a prefix length, un nombre enter entre 0 i 32 (a IPv4) o 0-128 (IPv6) que identifica el nombre de bits significatius (nombre de uns) de la màscara de xarxa. EL prefixe és el numero que apareix a la dreta després de la barra a la notació CIDR d'una adreça IP.
Exemples
Una escola dividida en aules:
- Aula 1: Totes les adreces IP comencen per 192.168.201 (màscara 255.255.255.0)
...
- Aula 4: Totes les adreces IP comencen per 192.168.204 (màscara 255.255.255.0)
La màscara 255.255.255.0:
- Ens indica que estem a una xarxa de 254 màquines
- Ens indica quines adreces IP són de la nostra xarxa
- Hi ha una adreça màxima i una adreça mínima dins de la xarxa
Podeu obtenir tota la informació sobre una (sub)xarxa amb ipcalc:
$ ipcalc 192.168.201.0/255.255.255.0 Address: 192.168.201.0 11000000.10101000.11001100. 00000000 Netmask: 255.255.255.0 = 24 11111111.11111111.11111111. 00000000 Wildcard: 0.0.0.255 00000000.00000000.00000000. 11111111 => Network: 192.168.201.0/24 11000000.10101000.11001100. 00000000 HostMin: 192.168.201.1 11000000.10101000.11001100. 00000001 HostMax: 192.168.201.254 11000000.10101000.11001100. 11111110 Broadcast: 192.168.201.255 11000000.10101000.11001100. 11111111 Hosts/Net: 254 Class C, Private Internet
Per exemple l'Aula 1:
Network(N)/Hosts (H) NNNNNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN.HHHHHHHH MÀSCARA : 255.255.255.0 / 11111111.11111111.11111111.00000000 IP xarxa: 192.168.201.x / 11000000.10101000.11001001.00000000 Màquina1: 192.168.201.1 / 11000000.10101000.11001001.00000001 Màquina2: 192.168.201.2 / 11000000.10101000.11001001.00000010 Màquina3: 192.168.201.3 / 11000000.10101000.11001001.00000011 Màquina4: 192.168.201.4 / 11000000.10101000.11001001.00000100 Màquina5: 192.168.201.5 / 11000000.10101000.11001001.00000101 Màquina6: 192.168.201.6 / 11000000.10101000.11001001.00000110 Màquina7: 192.168.201.7 / 11000000.10101000.11001001.00000111 Màquina8: 192.168.201.8 / 11000000.10101000.11001001.00001000 Màquina9: 192.168.201.9 / 11000000.10101000.11001001.00001001 ............................................................. Màqui252: 192.168.201.250/11000000.10101000.11001001.11111010 Màqui252: 192.168.201.251/11000000.10101000.11001001.11111011 Màqui252: 192.168.201.252/11000000.10101000.11001001.11111100 Màqui252: 192.168.201.253/11000000.10101000.11001001.11111101 Màqui252: 192.168.201.254/11000000.10101000.11001001.11111110 Màqui255: 192.168.201.255/11000000.10101000.11001001.11111111
Adreça de xarxa
Una adreça de xarxa és el conjunt format per una adreça IP (la primera de la xarxa) i la màscara de xarxa que ens indica el rang útil d'adreces IP de la xarxa. En resum l'adreça de xarxa és la primera adreça del rang d'adreces de la xarxa i es reserva per identificar la xarxa sencera.
Exemples:
192.168.187.0/24 205.254.211.192/26 4.20.17.128/255.255.255.248 10.0.0.0/255.0.0.0 12.35.17.112/28.
Vegeu també l'ordre ipcalc (en negreta a l'exemple):
$ ipcalc 192.168.0.1/24 Address: 192.168.0.1 11000000.10101000.00000000. 00000001 Netmask: 255.255.255.0 = 24 11111111.11111111.11111111. 00000000 Wildcard: 0.0.0.255 00000000.00000000.00000000. 11111111 => Network: 192.168.0.0/24 11000000.10101000.00000000. 00000000 HostMin: 192.168.0.1 11000000.10101000.00000000. 00000001 HostMax: 192.168.0.254 11000000.10101000.00000000. 11111110 Broadcast: 192.168.0.255 11000000.10101000.00000000. 11111111 Hosts/Net: 254 Class C, Private Internet
Adreça de broadcast
És una adreça que es deriva d'una operació OR entre la host address portion d'una adreça IP i la l'adreça especial de broadcast: 255.255.255.255. En resum la adreça de broadcast és l'última adreça disponible de la xarxa i es reserva per tal de ser utilitzada pel trànsit de broadcast.
Exemples:
192.168.205.255/24 172.18.255.255/16 12.7.149.63/26
Vegeu també l'ordre ipcalc (en negreta a l'exemple):
$ ipcalc 192.168.0.1/24 Address: 192.168.0.1 11000000.10101000.00000000. 00000001 Netmask: 255.255.255.0 = 24 11111111.11111111.11111111. 00000000 Wildcard: 0.0.0.255 00000000.00000000.00000000. 11111111 => Network: 192.168.0.0/24 11000000.10101000.00000000. 00000000 HostMin: 192.168.0.1 11000000.10101000.00000000. 00000001 HostMax: 192.168.0.254 11000000.10101000.00000000. 11111110 Broadcast: 192.168.0.255 11000000.10101000.00000000. 11111111 Hosts/Net: 254 Class C, Private Internet
Classes IP. Classful Networks
Quan van començar a aparèixer les xarxes d'àrea Local es va crear un pegat per resoldre el problema de les subxarxes. Aquest pegat és el sistema definit al 1981 per el RFC 791, que permetia tres tamanys de xarxa diferents (classes A, B i C):
Amb aquest sistema ja va aparèixer el concepte d'IPS reservades.
Recursos:
Classless Inter-Domain Routing. CIDR
Classless Inter-Domain Routing CIDR és un sistema que es va introduir el 1993 i és l'última especificació de com les adreces IP s'han d'interpretar i per tant és el sistema que s'utilitza actualment (fins que no s'implanti IPv6) i reemplaça el sistema antic (classful networks). Aquest sistema augmenta la flexibilitat en la creació de subxarxes i permet:
- Un ús més eficient de les adreces IP
- Un sistema més senzill d'establir les rutes
Amb CIDR podem establir subxarxes utilitzant bits previàment reservats a adreces de màquina com a bits de subxarxa. El procés el podem veure en el següent gràfic:
Amb aquest sistema, podem conèixer si dues adreces estan a la mateixa subxarxa simplement veient si comparteixen els bits de la mascara de subxarxa (els que estan a 1) són iguals en les dues adreces. Exemple:
Podem utilitzar l'operació AND binaria:
x y x AND y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
Per a partir d'una adreça IP i la seva màscara obtenir l'adreça de xarxa):
L'adreça de broadcast s'obté substituint els 0 de l'adreça de xarxa corresponents a bits de host per 1.
Recursos:
Adreces Reservades. Xarxes privades
Diferents RFCs defineixen valors d'IP que no es poden utilitzar lliurament ja que estan reservats per a usos concrets.
D'aquesta llista els rangs més importants són els reservats a IPs de xarxes LAN privades. Tenim 3 rangs reservats, un per cada clase IP (A,B i C):
Enllaços
Molts del contiguts d'aquesta pàgina estan trets de [1]